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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum Erfassen von hohen Drücken
mit einem mikromechanischen Sensorelement, das auf einem Träger angeordnet
ist und über diesen Träger, beispielsweise auf
einem Metallsockel oder in einem Gehäuse, montiert wird.
In der Oberseite des Sensorelements ist eine Membran ausgebildet,
die eine Kaverne mit einer rückseitigen Öffnung überspannt.
Der Träger weist eine Durchgangsöffnung auf und
ist so mit der Rückseite des Sensorelements verbunden,
dass die Durchgangsöffnung in die rückseitige Öffnung
der Kaverne mündet.
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Eine
derartige Sensoranordnung mit einem Silizium-Chip als Sensorelement
wird in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 006 199 A1 beschrieben.
In der Chip-Oberseite ist eine Membran ausgebildet, in die Piezowiderstände
zur Signalerfassung integriert sind. Die Membran wurde hier durch Ätzen
der Rückseite des Chipsubstrats freigelegt. Dementsprechend
ist der Durchmesser der rückseitigen Öffnung der
dabei entstehenden Kaverne unter der Membran mindestens so groß wie
der Membrandurchmesser. Das Sensorelement wurde dann auf einen Glasträger
mit metallisierter Rückseite gebondet, so dass der Glasträger
mit dem Sensorelement auf einen Metallträger gelötet
werden kann. Der Glasträger dient bei diesem Aufbau zur
Reduzierung des bei der Montage entstehenden und auf das Sensorelement
wirkenden mechanischen Stresses. Die Druckbeaufschlagung der Sensormembran
erfolgt hier über eine Durchgangsöffnung im Glasträger,
die in die Kaverne unter der Membran mündet. Diese Durchgangsöffnung
wird üblicherweise durch Ultraschallbohrung, Laserbehandlung,
Sandstrahlung oder Temperaturbehandlung mittels Prägung
im Glasträger erzeugt. Dabei entstehen Mikrodefekte in der
Seitenwandung der Durchgangs öffnung, während die
Oberseite des Glasträgers weitgehend frei von solchen Defekten
ist.
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Insbesondere
bei der Erfassung hoher Drücke ist der gesamte Aufbau der
bekannten Sensoranordnung besonderen Stressbelastungen ausgesetzt,
die in Überlastsituationen auch zu einem Bruch in der Sensoranordnung
führen können. Dabei spielt die Tatsache, dass
die Bruchfestigkeit von Silizium größer ist als
die von Glas, eine wesentliche Rolle.
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Offenbarung der Erfindung
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein einfacher und kostengünstiger
Aufbau mit einer hohen Überlastsicherheit für
eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen.
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Erfindungsgemäß ist
dazu in der Rückseite des Sensorelements eine ringförmige
Vertiefung ausgebildet, die über dem Randbereich der Durchgangsöffnung
des Trägers angeordnet ist, so dass die Verbindungsfläche
zwischen Sensorelement und Träger nicht an den Rand der
Durchgangsöffnung heranreicht.
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Die
ringförmigen Vertiefungen können rund, rechteckig
oder quadratisch ausgeführt werden, vorteilhafter weise
an die Form der Membran angepasst. Dabei ist die Form der Durchgangsöffnung
im Träger unabhängig davon.
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Erfindungsgemäß ist
zunächst erkannt worden, dass an der Stelle, an der das
Siliziumsubstrat auf die Glasoberfläche trifft, ein mechanisches
Spannungsmaximum innerhalb des Glasträgers auftritt, das
proportional zum zu messenden Druck ist. Je nach dem, ob die rückseitige Öffnung
im Siliziumsubstrat größer oder kleiner als die
Durchgangsöffnung im Glasträger ist, liegt dieses
Spannungsmaximum also entweder in einem Bereich unterhalb der defektfreien
Glasoberfläche oder im Randbereich der Durchgangsöffnung,
deren Wandung Mikrodefekte ausweist. Im Berstfall bilden sich zunächst
am Ort des Spannungsmaximums Risse im Glas knapp unterhalb der Silizium-Glas-Verbindung,
die letztlich zu einem Auseinanderbrechen im Verbindungsbereich führen
können. Es ist ferner erkannt worden, dass Sensoranordnungen,
deren mechanisches Spannungsmaximum im Bereich unterhalb der defektfreien
Glasoberfläche liegt, einen deutlich höheren Berstdruck
haben, als Sensoranordnungen, bei denen das mechanische Spannungsmaximum
in der Nähe der mikrodefektbehafteten Wandung der Durchgangsöffnung
liegt, da sich in diesem Bereich im Belastungsfall bevorzugt Risse
ausbilden bzw. wachsen.
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Davon
ausgehend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
das mechanische Spannungsmaximum zwischen Sensorelement und Träger
durch ein geeignetes Layout der Rückseite des Sensorelements
gezielt in einen möglichst defektarmen Bereich zu verlagern,
und zwar unabhängig von der Form und Größe
der Sensormembran. Die Sensormembran kann dabei, wie es für
die Erfassung hoher Drücke von Vorteil ist, relativ klein
sein, auch wenn die Durchgangsöffnung im Träger
größer als die Membran ist. Die Durchgangsöffnung
sollte nämlich eine Mindestgröße nicht
unterschreiten, da sich in zu kleinen Bohrungen Partikel, Schmutz
oder sonstige Medien sammeln und festsetzten können, was
die Funktion der Sensoranordnung beeinträchtigt.
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Vorteilhafterweise
erfordert die Umsetzung der erfindungsgemäßen
Maßnahmen lediglich eine einfache Modifikation des Standard-Herstellungsprozesses
der Sensorelemente. Sowohl der Träger als auch das Gehäuse
bzw. die Montagefläche bleiben davon unberührt.
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Wie
bereits erwähnt, sollte die Membranfläche für
Messungen in höheren Druckbereichen relativ klein sein.
Da die Membrangröße aufgrund der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vertiefung in der Rückseite des Sensorelements unabhängig
von der Größe der Durchgangsöffnung ist,
kann die Membranfläche auch kleiner sein als die Querschnittsfläche der
Durchgangsöffnung, wobei die Membranform beliebig ist.
So kann die Membran rund oder auch eckig sein, wie z. B. rechteckig
bzw. quadratisch. Zur weiteren Reduzierung der Empfindlichkeit,
kann die Membran ringförmig als Bossmembran ausgebildet werden.
Der besondere Vorteil ist hierbei, dass im versteiften Mittelbereich
einer solchen Ringmembran Schaltungsteile angeordnet werden können,
um die Chipfläche möglichst klein zu halten.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Sensoranordnung geht die ringförmige Vertiefung in der
Rückseite des Sensorelements in die rückseitige Öffnung
der Kaverne über. In diesem Fall kann mit Hilfe der umlaufenden
Vertiefung auf einfache Weise ein Justageversatz zwischen dem Sensorelement
und dem Träger ausgeglichen werden.
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Ist
die Membran sehr klein im Vergleich zur Durchgangsöffnung
im Träger, so kann die umlaufende Vertiefung in der Rückseite
des Sensorelements auch mit Abstand zur rückseitigen Öffnung
der Kaverne ausgebildet werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen
Sensoranordnung ist im äußeren Randbereich der
ringförmigen Vertiefung in der Sensorelementrückseite
eine Nut ausgebildet. Dadurch ist der auf dem Träger aufsitzende
Randbereich der Vertiefung geringfügig elastisch, was zu
einer besseren Verteilung des auf die Verbindung zwischen Sensorelement
und Träger wirkenden mechanischen Stresses führt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Wie
bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und
weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem unabhängigen
Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen
und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
der Erfindung. Anhand der Figuren werden auch zwei Verfahrensvarianten
für die Herstellung einer erfindungsgemäßen
Sensoranordnung und insbesondere eines geeigneten Sensorelements
erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer ersten erfindungsgemäßen
Sensoranordnung 10,
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2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten erfindungsgemäßen
Sensoranordnung 20,
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer dritten erfindungsgemäßen
Sensoranordnung 30,
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4a bis 4d veranschaulichen
eine erste Verfahrensvariante zur Herstellung der in 1 dargestellten
Sensoranordnung 10 anhand von schematischen Schnittdarstellungen
und
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5a bis 5d veranschaulichen
eine zweite Verfahrensvariante zur Herstellung der in 1 dargestellten
Sensoranordnung 10 anhand von schematischen Schnittdarstellungen.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
in 1 dargestellte Sensoranordnung 10 dient
zum Erfassen von hohen Drücken. Dazu umfasst die Sensoranordnung 10 ein
mikromechanisches Sensorelement 11, das auf einem Träger 1 mit einer
Durchgangsöffnung 2 angeordnet ist. Das Sensorelement 11 wird über
den Träger 1 beispielsweise in einem Gehäuse
oder auf einem Haltesockel montiert, wobei der Träger 1 zur
Reduzierung der dabei entstehenden mechanischen Spannungen dient.
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Bei
dem Sensorelement 11 handelt es sich um einen Siliziumchip,
in dessen Oberseite eine Membran 12 ausgebildet ist mit
piezoresistiven Wandlerelementen 16 zur Signalerfassung.
Das Sensorelement 11 könnte aber auch aus einem
anderen Halbleitermaterial gefertigt sein. Die Membran 12 überspannt
eine Kaverne 13, die durch Trenchätzen der Chiprückseite
erzeugt worden ist.
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Bei
dem Träger 1 handelt es sich um einen Glasträger 1 mit
einer glatten, defektfreien Oberseite, die weitgehend frei von Mikrodefekten
ist. Die Durchgangsöffnung 2 im Glasträger 1 wurde
in Form einer Bohrung 2 realisiert. Dementsprechend ist
die Wandung der Durchgangsöffnung 2 rau und mikrorissbehaftet.
Das Sensorelement 11 ist so auf dem Glasträger 1 angeordnet,
dass die Bohrung 2 in die rückseitige Öffnung 14 der
Kaverne 13 mündet. Die Verbindung zwischen Sensorelement 11 und
Glasträger 1 wurde durch anodisches Bonden hergestellt.
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Da
die Bruchfestigkeit von Glas kleiner ist als die von Silizium, tritt
bei hoher Druckbelastung ein mechanisches Spannungsmaximum an der
Stelle im Glasträger auf, an der die Siliziumoberfläche
auf den Glasträger trifft. Die Schwachstelle der hier beschriebenen
Sensoranordnung 10 liegt also indem Bereich des Glasträgers 1,
der an den Rand der Verbindungsfläche zwischen Siliziumchip 11 und
Glasträger 1 angrenzt.
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Im
hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Membrandurchmesser
kleiner als der Durchmesser der Bohrung 2. Um zu vermeiden,
dass die Verbindungsflä che zwischen Siliziumchip 11 und
Glasträger 1 bis an den Rand der Bohrung 2 heranreicht, wurde
in der Chiprückseite eine ringförmige Vertiefung 15 erzeugt,
die über dem Randbereich der Bohrung 2 angeordnet
ist. Die Vertiefung 15 stellt hier eine oberflächliche
Erweiterung der rückseitigen Öffnung 14 der
Kaverne 13 dar, da die Vertiefung 15 in die Kaverne 13 übergeht.
Mit Hilfe der ringförmigen Vertiefung 15 wurde
das mechanische Spannungsmaximum 3 aus dem bruchkritischen
Randbereich der Bohrung 2 in einen Bereich unterhalb der
mikrodefektfreien Trägeroberseite verlagert. Da die statische
und dynamische Festigkeit des Glases im Bereich der glatten Oberfläche
wesentlich besser ist als im Bereich der mikrorissbehafteten Bohrung,
ist der Berstdruck der hier dargestellten Sensoranordnung 10 vergleichsweise
hoch.
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Zur
Messung höherer Drücke werden üblicherweise
Sensorelemente mit relativ kleiner Sensormembran und relativ großer
Membrandicke verwendet. Deshalb ist die Sensormembran dieser Sensorelemente
häufig deutlich kleiner als die Durchgangsöffnung
im Träger. Diese kann nämlich nicht beliebig verkleinert
werden, da zu enge Durchgangsöffnungen leicht verstopfen,
so dass die Sensorfunktion gestört ist.
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2 zeigt
eine Sensoranordnung 20 mit einer besonders kleinen Sensormembran 22,
die mittels eines rückseitigen Trenchprozesses und einer
im Silizium des Sensorelements 21 vergrabenen Stoppschicht 27 hergestellt
wurde. Die Stoppschicht 27 kann beispielsweise aus einer
Oxidschicht bestehen, die ganzflächig oder auch strukturiert
in einen Siliziumwafer eingebracht wurde. Nach dem Freilegen der Membran 22 kann
die Stoppschicht 27 optional entfernt werden, beispielsweise
durch einen nasschemischen Ätzprozess oder einen Trockenätzprozess, auch
möglich ist ein HF-Dampf- oder Gasphasenätzschritt.
In die Membran 22 wurden Piezowiderstände 26 zur
Signalerfassung integriert, und seitlich von der Membran 22 sind
Teile einer Auswerteschaltung 28 angeordnet.
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Wie
im Falle der Sensoranordnung 10 wurde auch das Sensorelement 21 auf
einen polierten Glasträger 1 mit einer Durchgangsbohrung 2 gebondet, so
dass die Bohrung 2 in die Kaverne 23 unter der Sensormembran 22 mündet.
Erfindungsgemäß ist in der Rückseite
des Sensorelements 21 eine ringförmige Vertiefung 25 ausgebildet,
die konzentrisch und hier mit Abstand zur rückseitigen Öffnung 24 der
Kaverne 23 über dem Randbereich der Durchgangsöffnung 2 angeordnet ist,
so dass die Verbindungsfläche zwischen Sensorelement 21 und
Träger 1 nicht an den Rand der Durchgangsöffnung 2 heranreicht und
das Spannungsmaximum 3 in einem Bereich unterhalb der glatten
Trägeroberseite liegt. Die Breite der Vertiefung 25 wurde
entsprechend den Herstell- und Justagetoleranzen bei der Verbindung
von Siliziumchip 21 und Glasträger 1 gewählt.
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In 3 ist
eine Sensoranordnung 30 mit einer ringförmigen
Membran 32 dargestellt, die auch als Bossmembran bezeichnet
wird. Derartige Ringmembranen weisen eine vergleichsweise geringe Empfindlichkeit
und einen relativ hohen Membranberstdruck auf und eignen sich daher
besonders für die Erfassung hoher Drücke. In den äußeren
Randbereich der Ringmembran 32 sind auch hier Piezowiderstände 36 zur
Erfassung der Membranauslenkung integriert. Seitlich von der Membranstruktur sind
Teile einer Auswerteschaltung 38 angeordnet. An dieser
Stelle sei angemerkt, dass auch im versteiften Mittelbereich 321 der
Membranstruktur Schaltungsteile angeordnet werden können,
um die für das Sensorelement erforderliche Chipfläche
zu reduzieren.
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Auch
die Ringmembran 32 wurde mittels eines rückseitigen
Trenchprozesses und einer im Silizium des Sensorelements 31 vergrabenen
Stoppschicht 37 freigelegt. Dabei wurde unterhalb der Ringmembran 32 eine
ringförmige Kaverne 33 mit einer ringförmigen
rückseitigen Öffnung 34 erzeugt. Außerdem
wurde in der Rückseite des Sensorelements 31 eine
ringförmige Vertiefung 35 ausgebildet, die konzentrisch
und hier mit Abstand zur rückseitigen Öffnung 34 der
Kaverne 33 angeordnet ist. Mit dem Trenchprozess sind neben
runden ringförmigen Strukturen auch rechteckige oder quadratische
möglich.
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Wie
in den Fällen der Sensoranordnungen 10 und 20 wurde
auch das Sensorelement 31 auf einen polierten Glasträger 1 mit
einer Durchgangsbohrung 2 gebondet, so dass die Bohrung 2 in
die ringförmige Kaverne 33 unter der Ringmembran 32 mündet.
Die ringförmige Vertiefung 35 wurde dabei über dem
Randbereich der Durchgangsöffnung 2 positioniert,
so dass die Verbindungsfläche zwischen Sensorelement 31 und
Träger 1 nicht an den Rand der Durchgangsöffnung 2 heranreicht
und das Spannungsmaximum 3 in einem Bereich unterhalb der glatten
Trägeroberseite liegt.
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Die
ringförmige Vertiefung 35 in der Rückseite
des Sensorelements 31 wurde hier in einem zweistufigen
Trenchschritt erzeugt, um eine Nut 39 im äußeren
Randbereich der ringförmigen Vertiefung 35 auszubilden.
Diese Nut 39 bzw. die angrenzende elastische Lippe 391 in
der Chiprückseite trägt zusätzlich zur
Stressreduzierung im Glasträger 1 bei, was die
Berstfestigkeit der Sensoranordnung 30 insgesamt erhöht.
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Es
gibt verschiedene Möglichkeiten für die Herstellung
eines Sensorelements, wie es in Verbindung mit den 1, 2 und 3 beschrieben worden
ist. Nachfolgend werden zwei besonders vorteilhafte Verfahrensvarianten,
nämlich ein Einmaskenprozess anhand der 4a bis 4d und
ein Zweimaskenprozess anhand der 5a bis 5d, beschrieben.
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In
beiden Fällen werden zunächst Schaltungselemente,
wie z. B. Piezowiderstände 16 zur Signalerfassung
und Schaltungsteile 18 zur Signalverarbeitung und Signalauswertung
auf der Vorderseite eines Siliziumwafers 40 bzw. 50 erzeugt.
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Im
Fall des Einmaskenprozesses werden die Kaverne unter der Sensormembran
und auch die erfindungsgemäße ringförmige
Vertiefung mit Hilfe einer einzigen Maske erzeugt, die auf die Waferrückseite
aufgebracht wird. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Lackmaske
oder auch eine Oxidmaske handeln. 4a zeigt
einen Ausschnitt aus einem Siliziumwafer 40, in dessen
Oberseite Piezowiderstände 16 und Schaltungsteile 18 von
drei Sensorelementen integriert sind und dessen Rückseite
mit einer entsprechenden Maskierschicht 41 versehen ist.
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In
einem ersten isotropen Ätzschritt, bei dem nicht nur in
die Tiefe sondern auch in lateraler Richtung geätzt wird,
wobei die Maske 41 unterätzt wird, werden breite
Ausnehmungen 42 erzeugt. Das Ergebnis dieses Ätzschritts
ist in 4b dargestellt.
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Das
Freilegen der Sensormembranen 12 erfolgt in einem zweiten Ätzschritt
durch Trenchen. Bei dem Trenchprozess handelt es sich um eine Abfolge von
isotropem Plasmaätzen mit SF6 im
Wechsel mit einer Seitenwandpassivierung, so dass der Materialabtrag
im wesentlichen nur in der Tiefe und nicht in lateraler Richtung
erfolgt. Der Trenchprozess beginnt hier mit einem Passivierschritt,
bei dem die Wandungen der breiten Ausnehmungen 42 passiviert
werden. Durch den Ionenbeschuss beim anschließenden Ätzschritt
wird zunächst die Passivierung am Boden der Ausnehmungen 42 wieder
entfernt und dann weiter in die Tiefe geätzt. Die Passivierung
an der Seitenwandung der Ausnehmung 42 bleibt dabei erhalten.
Der Trenchprozess wird solange fortgesetzt, bis die gewünschte
Membrandicke erreicht ist. Dazu kann der Trenchprozess beispielsweise
zeitlich begrenzt werden, durch eine Insitu-Tiefenmessung oder auch
durch eine Stoppschicht innerhalb des Wafers. 4c zeigt
den Siliziumwafer 40 nach Abschluss des Trenchprozesses,
bei dem die Kavernen 13 unter den Sensormembranen 12 entstanden
sind. Die Ausnehmungen 42 bilden eine Erweiterung der rückseitigen Öffnungen 14 dieser
Kavernen 13. Jeweils der Randbereich einer Ausnehmung 42 stellt eine
erfindungsgemäße ringförmige Vertiefung
in der Rückseite eines Sensorelements dar, die hier in
die Kaverne 13 unter der Sensormembran 12 übergeht.
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Anschließend
wird die Maskierschicht 41 entfernt, bevor der Siliziumwafer 40 mit
seiner strukturierten Rückseite auf einen polierten Glasträger 1 mit
Durchgangsbohrungen 2 gebondet wird. Die Durchgangsbohrungen 2 sind
so angeordnet, dass sie jeweils in eine Kaverne 13 unter
einer Sensormembran 12 münden und die ringförmige
Ausnehmungen 42 in der Waferrückseite jeweils über
dem Randbereich einer Durchgangsbohrung 2 angeordnet sind.
Erst nach dem Bondprozess werden die Sensorelemente 11,
beispielsweise durch Sägen, vereinzelt, wobei auch der
Glasträger 1 durchtrennt wird. 4d zeigt
die Sensoranordnungen 10 nach dem Vereinzelungsprozess
und vor der Montage in einem Gehäuse.
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Wie
beim Einmaskenprozess kann auch beim Zweimaskenprozess eine Nut
erzeugt werden. Bei zweistufiger Auslegung des ersten Ätzschritts des
voranstehend beschriebenen Einmaskenprozess kann auch eine Nut im äußeren
Randbereich der ringförmigen Vertiefung erzeugt werden.
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Im
Unterschied zu der voranstehend beschriebenen Verfahrensvariante
wird beim Zweimaskenprozess zunächst eine erste Maske 51 in
Form einer strukturierten Oxidschicht auf die Rückseite
des Siliziumwafers 50 aufgebracht. Mit dieser ersten Maske 51,
beispielsweise aus Oxid, werden Größe, Form und
Position der erfindungsgemäßen ringförmigen
Vertiefung in der Rückseite der Sensorelemente definiert.
Auf die so maskierte Rückseite des Siliziumwafers 50 wird
eine zweite Maske 52 aufgebracht, mit der die Größe,
Form und Position der Kavernen und damit auch der Sensormembranen
definiert wird. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Lackmaske
handeln. 5a zeigt einen Siliziumwafer 50 mit einer
dermaßen zweifach maskierten Rückseite. Die Öffnungen
in der zwei ten Maske 52 sind hier kleiner als die Öffnungen
in der ersten Maske 51 und innerhalb des Bereichs dieser Öffnungen
in der ersten Maske 51 angeordnet.
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In
einem ersten Trenchschritt werden nun über die Öffnungen
in der zweiten Maske 52 Kavernen 13 in der Waferrückseite
erzeugt, was in 5b dargestellt ist.
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Nachdem
die zweite Maske 52 entfernt worden ist, erfolgt ein zweiter
Trenchschritt über die Öffnungen in der ersten
Maske 51, die einen größeren Öffnungsquerschnitt
aufweisen als die Kavernen 13. Dementsprechend werden in
diesem zweiten Trenchschritt nicht nur die Kavernen 13 weiter
vertieft, um die Sensormembranen 12 freizulegen. Außerdem
werden auch die rückseitigen Öffnungen 14 der
Kavernen 13 oberflächlich erweitert, was durch 5c veranschaulicht
wird. Diese Erweiterungen der rückseitigen Öffnungen 14 stellen
jeweils eine ringförmig umlaufende Vertiefung 15 in
der Waferrückseite dar, die in eine Kaverne 13 unter
einer Sensormembran 12 übergeht.
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Der
Zweimaskenprozess ermöglicht auch die Herstellung einer
umlaufenden Vertiefung 25 bzw. 35, die wie in 2 und 3 dargestellt
mit Abstand zur rückseitigen Öffnung 24 bzw. 34 angeordnet
ist, so dass die Verbindungsfläche zwischen Sensorelement 21 bzw. 31 und
Träger 1 nicht an den Rand der Durchgangsöffnung 2 heranreicht.
Hierzu wird die Maske 51 derart strukturiert, dass ein
Ring außerhalb der rückseitigen Öffnung 24 bzw. 34 und innerhalb
der Rille 25 bzw. 35 stehen bleibt.
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Wie
beim Einmaskenprozess wird der Siliziumwafer 50 mit seiner
strukturierten Rückseite auf einen polierten Glasträger 1 mit
Durchgangsbohrungen 2 gebondet, nachdem auch die erste
Maskierschicht 51 entfernt worden ist. Die Durchgangsbohrungen 2 sind
auch hier so angeordnet und dimensioniert, dass sie jeweils in eine
Kaverne 13 unter einer Sensormembran 12 münden
und die ringförmige Erweiterung 15 der rückseitigen Öffnungen 14 jeweils über
dem Randbereich einer Durchgangsbohrung 2 angeordnet ist.
Erst danach werden die Sensorelemente 11, beispielsweise
durch Sagen, vereinzelt, wobei auch der Glasträger 1 durchtrennt
wird. 5d zeigt die resultierenden
Sensoranordnungen 10 vor der Montage in einem Gehäuse.
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Eine
Nut im äußeren Randbereich der ringförmigen
Vertiefung in der Chiprückseite kann hier einfach durch
Modifikation des zweiten Trenchschritts erzeugt werden. Außerdem
können mit Hilfe des voranstehend beschriebenen Zweimaskenprozesses
bei entsprechender Auslegung der ersten Maskierschicht auch Sensorelemente
erzeugt werden, bei denen die ringförmige Vertiefung in
der Chiprückseite von der rückseitigen Öffnung
der Kaverne beabstandet ist.
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Abschließend
sei noch darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße
Struktur des Sensorelements der beanspruchten Sensoranordnung alternativ
auch in einem isotropen oder anisotropen nasschemischen Prozess
erzeugt werden kann. Zudem beschränkt sich die Erfindung
nicht auf Sensoranordnungen mit piezoresistivem Wandlerprinzip sondern umfasst
beispielsweise auch Sensoranordnungen mit einer kapazitiven, induktiven
oder piezoelektrischen Signalerfassung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004006199
A1 [0002]